这里面藏着太多物理学奥秘了物理的奥秘 _小知识

盯住下面的视频，仔细看，你会发现：当测试人员伸开手臂转得慢，当把手臂抱在胸前转动变快了！这是为什么呢？

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我国从1980年开始派员参加冬奥会，那一次是第13届，一直到目前的第24届，小编粗略统计，仅在2010年温哥华第21届冬奥会上，申雪和赵宏博组合获得花样滑冰双人滑金牌。这么看来，冬奥会花样滑冰确实是我们的短板。

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【这里面藏着太多物理学奥秘了物理的奥秘】申雪和赵宏博夺冠
那转椅子快慢和花样滑冰有什么关系吗？关系特别大！你看花样滑冰运动员在起跳以后都要把手抱在胸前，这时候身体旋转得特别快，落地后张开双臂就慢下来了。

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当运动员惊艳一跳时，他们的优雅和力量让我们眼花缭乱。如果把时间定格，我们会发现一道美丽的弧线，美得让人窒息。很多物理奥秘就藏在这项冰雪运动里，那就是掌握平衡、旋转速度和角动量。每一次转身、跳跃都依赖于对复杂物理力量的掌握。

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物理，让花样滑冰运动员优雅地在空中飞行>>>平衡
花样滑冰是探索各种体力的最佳项目之一。运动员的每一次转身和跳跃都始于平衡，而要保持平衡，始终依赖于能够将身体的重心置于脚和冰面接触点的上方。那人体的重心在哪里呢？往往因人而异，但通常略低于肚脐。花样滑冰运动员在做滑行、旋转、起飞和落地等动作时，始终要把重心与触地脚在一条竖直直线上，否则就有摔倒的风险。

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>>>惯性矩和角动量
在花样滑冰中，除了保持平衡不摔倒很重要，还要看能在空中转几圈，这取决于滞空时间长短和身体旋转速度的大小。
我们先看旋转速度，通过刚才转椅子的实验，我们找到了物理规律：伸开胳膊转得慢，收缩胳膊转得快。这就涉及到第二个物理概念——惯性矩（类似于转动惯量），它是描述质量相对于重心如何分布的指标。当运动员张开手臂，惯性矩增大，旋转速度就降下来；反之会转得快。这就是著名的角动量守恒原理。

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这里出现了第三个物理概念——角动量（L），它是物体质点到旋转轴心的距离（r）与质点动量（mv）的乘积，即L=r×（mv）=mr2w，其中w是旋转的角速度（这个值越大，说明转得越快）。
这么看花样滑冰运动员要想在空中转得圈数更多，就要提高w，而旋转过程中角动量（L）保持不变，而且人体质量m也不变，只能尽可能地减少惯性矩来实现增加旋转速度的目的，这个可以通过减小身体旋转半径r来实现。而且，我们发现角动量L正比于r2，所以r变化一点，r2就变化很大，对旋转速度w的影响就很大。由此可以看到从控制旋转半径r这个点出发，收效最明显。通俗点讲就是要尽量紧缩躯体变得细长，让身体的每一部分都更靠近身体的旋转轴，最容易做到的就是把四肢尽可能收回来。有研究显示，运动员在腾空后，在旋转过程中即使手臂位置的细微变化，都会影响旋转的成功与否，比如手臂紧缩的角度哪怕只差4~5°，对旋转速度的影响都很大。
>>>跳起高度和垂直速度
花样滑冰是在跳起后，通过一道优美的抛物线飞行，边飞边旋转。所以平衡也好，旋转速度也罢，还有一个关键的因素——滞空时间，它也直接影响了运动员在空中旋转的圈数。即使运动员平衡保持得再好，旋转速度更高，但是刚跳起来就落地，几乎没有滞空时间，那也无法展现花样滑冰这项运动的精髓。

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这么看，运动员要想在空中多待会，就得增加起跳离地时的速度，确保这个速度在竖直方向上的分量越大越好。这就要求脚要给冰面施加更大的力量来获得冰面给人体的反力，从而跳得更高。既然跳起高度（和垂直速度）的大小取决于人体施加给冰面的推力的大小，那么就要看运动员收缩腿部肌肉再非常有力地伸展开的能力。

这里面藏着太多物理学奥秘了 物理的奥秘

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